細菌のC-P結合開裂酵素の活性発現および反応機構の解析とその応用

Research Project

Project/Area Number	01560122
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	発酵・醸造
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	村田幸作京都大学, 食糧科学研究所, 助教授 (90142299)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井上善晴京都大学, 食糧科学研究所, 助手 (70203263)
Project Period (FY)	1989
Project Status	Completed (Fiscal Year 1989)
Budget Amount *help	¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 1989: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	炭素-燐酸結合 / 炭素-燐酸結合開裂酵素
Research Abstract	C-P結合は、極めて強固な結合であり、化学的、熱化学的、あるいは、光化学的にこの結合を切断することは不可能に近い。酵素による切断が、現在期待できる唯一効果的な手段である。特に、C-P化合物が除草剤、殺虫剤、あるいは、抗カビ剤などとして多量に自然界に散布されている現状、および、食物連鎖を通じてこれらC-P化合物の生体への高濃度蓄積の懸念を考える時、微生物酵素によるC-P化合物の分解は重要な意味を持つ。そこで、C-P結合開裂酵素の実体を明らかにするため、C-P化合物を唯一のリン酸源として生育し、かつ、培地中に著量の無機リン酸を蓄積するバクテリアとしてEnterobacter aerogenesをスクリ-ニングした。E.aerogenes IFO 12010は、種々のC-P化合物(methylphosphonic acid,pherylphosphonic acid,phosphonoacetic acid)を唯一のリン酸源として生育し、培地中に無機リン酸を蓄積した。しかも、本菌の無細胞抽出液は種々のC-P化合物より無機リン酸を遊離する活性を示し、初めてC-P結合開裂酵素の無細胞系での証明に成功した。本酵素は、リン酸欠乏下で誘導合成されることにより、Phosphate Starvation Inducible(PSI)regulonに含まれる遺伝子にコ-ドされていると考えられた。本菌の抽出液を透析後、DEAE-celluloseとSephaclex G-150(voidに溶出される)で分画し、活性画文をTSK-HW65カラムでゲルロ過することにより、本菌には2種類のC-P結合開裂酵素(E1とE2)が存在し、その中の主要酵素であるE2はC-P結合開裂酵素活性の発現に2種類のタンパク質の共存を必要とすることを明らかにした。このように、E.aerogenes IFO 12010に初めてC-P結合開裂酵素活性を検出し、しかも、この酵素は活性発現に特殊なタンパク質構造をとることを明らかにした。有機化学的に殆んど不可能なC-P結合の開裂が酵素化学的に進行するというこの事実は、酵素の超化学的な機能を物語るものであり、我々の知らない化学反応がまだ残されていることを示唆した。